公路工程膨胀土路基施工技术研究

引言

随着社会经济的快速发展，我国公路建设规模持续扩大，越来越多公路修建于不良地基之上，比如膨胀土，作为一种含有大量亲水性黏土矿物的土体，膨胀土具有显著的吸湿膨胀和失水收缩特性。在湿润和干燥的气候条件下，这些特性会导致路基的体积变化，进而引发路面开裂、变形，甚至结构破坏，严重影响道路的使用性能和寿命。为此，开展路基膨胀土改良方法研究具有重要的意义。

膨胀土路基改良常用方法

目前，膨胀土路基常用的改良方法较多，主要分为物理改良方法、化学改良方法以及生物改良方法，具体如下：

1、物理改良方法

第一，压实法。压实法是通过机械手段对膨胀土进行加压，以减少土壤孔隙，提高土壤密度，从而降低其吸水膨胀的可能性。这种方法通常使用压路机进行，通过反复碾压使土壤颗粒紧密排列，减少水分进入土壤内部的通道，增强路基的稳定性和承载力。

第二，换填法。换填法是将膨胀土层替换为非膨胀性土壤或改良后的土壤，以改善路基性能。这种方法通常适用于膨胀土层较薄或地基条件允许的情况。换填材料可以是砂、砾石、石灰土等，这些材料具有良好的排水性和稳定性，能有效防止水分渗透和土壤膨胀。

2、化学改良方法

第一，石灰改良。石灰改良是利用石灰的碱性环境改变膨胀土的物理化学性质，减少其吸湿性，提高路基的稳定性和强度。石灰与膨胀土混合后，石灰中的钙离子与土壤中的粘土矿物发生离子交换，形成稳定的无膨胀性的硅酸钙和铝酸钙晶体，降低了土壤的膨胀潜能。

第二，水泥改良。水泥改良是通过水泥的水化反应，使膨胀土形成强度高、稳定性好的固结体。水泥中的硅酸盐和铝酸盐与膨胀土中的粘土矿物反应，生成不溶性的硅酸盐和铝酸盐凝胶，增强土壤的凝聚力和抗压强度。

第三，粉煤灰改良法。粉煤灰改良法是指将适量粉煤灰掺加到膨胀土内，以此降低膨胀土孔隙率，提升其密实度，从而达到提高承载能力和稳定性的目的。

3、生物改良方法

第一，植被覆盖。植被覆盖是利用植物根系和地上部分对土壤的物理稳定作用，以及植物生长过程中对土壤的改良。选择适应当地环境的植物种类，如草本植物和灌木，它们的根系可以增强土壤结构，减少水分的渗透和蒸发，从而减少膨胀土的水分变化，降低膨胀风险。

第二，微生物处理。微生物处理是利用某些微生物的活性，通过生物降解或生物矿化过程改善膨胀土的性质。例如，某些微生物可以分解土壤中的有机质，改变土壤结构，减少水分的吸附和释放。

二、工程概况

某公路工程路线所经区域工程地质条件较好，不良地质地段及特殊性岩土较少，主要不良地质现象及特殊性岩土包括：红黏土、软土和膨胀土。其中，路线沿线有7 处膨胀土，共长 8700m 膨胀土发育地段。根据本工程实际情况，由于膨胀土较多，不适合直接用于路基填筑。因此，为了减少占用耕地面积，保护耕地资源，建议增加挖方弃方的利用率。通过检测分析，本路段全线挖方膨胀土当中，主要属于中、微膨胀土，可以采用生石灰改良膨胀土，通过改良后，可用于路基填筑。为了保证施工质量，决定选择具有代表性的路段为试验段，采用生石灰改良膨胀土， 1m 为膨胀土改良试验段填筑厚度。

三、公路工程膨胀土路基改良施工准备

1、测量放样

按照复测的导线点数据，在施工测量当中，路线中桩可通过全站仪等进行测量放样。同时，依据路线中桩的填筑高度表、设计图等，准确计算出路基边缘、护坡道边缘和边沟的位置，随后复核用地宽度，并进行横断面测量，保证现场开挖界线准确无误。

2、填前处理

路基填筑前，需要先做好填前处理工作，清理干净场地内的杂物，比如有机物残渣、垃圾等，随后将清理出来的杂物堆放的弃土场内。清理路表前，先通过推土机将表土清理干净，随后利用压路机进行初平，保证压

实度在 90% 以上。

3、下封层施工

下封层采用透水性好、强度高、易压实的碎石土材料， 50cm 为下封层厚度，分2 层完成施工，保证每层压实厚度一致，均为 25cm_c 。当下封层属于特殊路基的情况下，可处理后直接进行膨胀土改良施工。

四、公路工程膨胀土路基改良施工工艺流程

根据施工要求，本工程采用生石灰改良膨胀土时，可采取路拌法，具体施工工艺流程如下：

1、试验工作

按照路基水平分层在路基填方进行填土厚度控制，根据施工规定要求，需在 30cm 以内控制松铺厚度，为确保路基边缘压实度，在铺筑施工时，需保证路基两侧超填宽度多于 50cm ，避免出现贴坡情况。在填筑路基不同作业段的交接位置时，应提前按照一定坡度要求分层留设台阶。在整个施工当中，应按照实测高程和土灰配合比情况，准确计算实际用土量，并确定每辆车的装运数量，在原地表上适当划好方格。随后根据划好的方格卸土，保证土量符合规定要求，从而提高摊铺的均匀性。

为保证摊铺均匀，可采用人工+推土机的方式进行摊铺施工，待摊铺整平后，可再次通过推土机进行1 遍稳压，随后利用人工方式进行找平。

2、生石灰摆放

根据设计要求，本工程采用袋装生石灰，生石灰摊铺前，需按照掺灰用量在素土上打出方格，从而保证生石灰用量准确。同时，按照配合比，将每格灰剂量准确计算出来，并根据要求摆放生石灰，待检测合格后，可通过人工方式均匀撒布生石灰，保证生石灰能够均匀摊铺。

3、拌和

根据施工设计要求，在本工程施工当中，决定采用路拌机进行拌和施工，根据现场实际情况确定拌和遍数和拌和时间。拌和过程中，可指派专人随时检查拌和情况，避免素土夹层，保证拌和机能够打入下一层。同时，还要及时检查生石灰的含水率和用量情况，保证与设计要求相符，若含水率不符合最佳含水率规定要求，需及时补洒，从而提升拌和质量。一般来讲，生石灰布设完成后，便可通过路拌机进行 1~2 遍施工，拌和过程中，路拌顺序为“ 两侧—中间” ，拌和机切入已拌和的相邻距离控制在 30cm 以上。生石灰灰土混合料拌和质量必须与规定要求相符，完成拌和施工后，保证不会出现灰条、灰团等情况，确保拌和均匀。

4、碾压和整型

混合料均匀拌和之后，需及时通过人工方式对拌和当中存在的凹凸位置进行找平，随后采用推土机进行1 遍排压。根据松铺系数进行水准测量，标高通过木桩控制。通过平地机完成整平作业，整平施工后，保证各项指标均可满足规定要求。碾压平整是施工的关键，在整平施工当中，可采取推土机 .+ 平地机的方法，保证初步完成整平施工要求。其次利用光轮压路机进行 1~2 遍静压，再利用振动压路机进行 3~5 遍振动碾压，最终进行光面碾压，待碾压施工后，保证不存在漏压、死角等情况。碾压施工之后，需及时进行压实度记录，若与规定要求不符，需再次进行碾压施工，直到满足规定。碾压施工后，若遇到起皮、松散等问题，应将其挖开处理，保证碾压施工。在整个碾压过程中，严禁压路机在施工路段急转弯、急刹车，不得破坏结构层。

5、养生

养护时以洒水养生为主，养护时间控制在7d 以上。在此期间，要详细对灰剂量、压实度、厚度、高程等指标参数进行测定，保证石灰改良膨胀土路基质量良好。

五、结束语

综上所述，作为一种特殊性黏土，膨胀土颗粒分散，具有吸水膨胀失水收缩等特性，因此，遇水后，膨胀土路基稳定性较差。为了积极有效地处理膨胀土路基问题，必须结合工程实际，找出切实可行的措施，改善膨胀土的性能，有效控制施工质量，达到良好的处治效果。

参考文献：

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[2]刘建锋.工业废渣复合胶凝材料改良膨胀土应用研究[J].广东土木与建筑.2020,(8).109-112.